基于S7-1200的運料小車控制系統(tǒng)設(shè)計

引言

隨著我國工業(yè)自動化水平的不斷發(fā)展和提高,現(xiàn)代的企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)分工越來越細化,流水線生產(chǎn)已成為企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)一種重要的生產(chǎn)模式,運料小車在這種環(huán)境下應(yīng)運而生,已成為企業(yè)生產(chǎn)工業(yè)運料的主要設(shè)備。"中國制造2025"提出,現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)需不斷引入新技術(shù)、新工藝,突出先進制造和高端裝備,工業(yè)自動化水平向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向不斷升級。本文介紹了運料小車控制系統(tǒng)的設(shè)計方案,采用了模塊化和緊湊型設(shè)計,實現(xiàn)了高效性和應(yīng)用性。

1控制方案設(shè)計

1.1基本結(jié)構(gòu)

運料小車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示,它主要由甲料斗、乙料斗、卸料斗、清洗設(shè)備、傳感器和限位開關(guān)等部分組成。

1.2控制方案

1.2.1控制要求

(1)實現(xiàn)運料小車的裝料、卸料及清洗的準(zhǔn)確控制:(2)實現(xiàn)運料小車多種配料方式:(3)具有手動、單周期、單步、連續(xù)、回原點等多種控制方式:(4)具有急停按鈕,便于對設(shè)備進行調(diào)整、檢修及緊急情況的事故處理:(5)實現(xiàn)對運料小車的變頻調(diào)速控制:(6)利用人機界面實現(xiàn)對運料小車的有效監(jiān)控:(7)系統(tǒng)軟件及設(shè)備自動化集成,實現(xiàn)高效性和應(yīng)用性:(8)系統(tǒng)通過PROFINET實現(xiàn)高速、實時通信。

1.2.2控制系統(tǒng)框圖

控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。

2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1控制器選型

本系統(tǒng)選用CPU1214CDC/DC/DC作為控制器。SIMATICS7-1200是西門子新推出的基于TIAPortal的小型PLC,實現(xiàn)了模塊化和緊湊型設(shè)計,功能強大、投資安全并且完全適合各種應(yīng)用:可擴展性強、靈活度高的設(shè)計,可實現(xiàn)最高標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通信的通信接口以及一整套強大的集成技術(shù)功能,已成為完整、全面的自動化解決方案的重要組成部分,是目前工業(yè)化自動控制產(chǎn)品PLC的典型代表。

2.2觸摸屏選型

本系統(tǒng)選用西門子KTP700BasicPN作為HMI。KTP700Basic是西門子第二代SIMATICHMI精簡系列面板,滿足了用戶對高品質(zhì)可視化和便捷操作的需求,即使在小型或中型機器和設(shè)備中也同樣適用:高分辨率和65500色的顏色深度是其突出優(yōu)勢:借助PROFINET接口,其連通性也有了顯著改善:借助winCC(TIAPortal)的最新軟件版本可進行簡易編程,從而實現(xiàn)新面板的簡便組態(tài)與操作。

2.3變頻器選型

本系統(tǒng)變頻器選用西門子SinamicsV20。SinamicsV20具有結(jié)構(gòu)緊湊、堅固耐用、調(diào)試迅速、操作簡便、經(jīng)濟適用等優(yōu)點,功率范圍覆蓋0.12~15kw,無需其他模塊或附加選件即可運行,可大大縮短安裝時間,通過集成式操作員面板(BOP)可順利進行現(xiàn)場調(diào)試和操作,通用串行接口和Modbus接口便于與第三方控制器進行通信,預(yù)制的接口和應(yīng)用宏便于進行面向應(yīng)用的設(shè)置。

2.4系統(tǒng)接線

控制系統(tǒng)接線如圖3所示。

3控制程序設(shè)計

3.1TlAPortal軟件

系統(tǒng)組態(tài)采用TIAPPotal軟件。TIAPPotal是由全球自動化領(lǐng)軍企業(yè)德國西門子自動化與驅(qū)動集團發(fā)布的基于全球工業(yè)自動化發(fā)展的全集成自動化軟件平臺,幾乎適用于所有自動化任務(wù),用戶能快速、直觀地開發(fā)和調(diào)試自動化系統(tǒng),與傳統(tǒng)方法相比,無需花費大量時間集成各軟件包,同時兼顧了高效性和應(yīng)用性。

3.2程序設(shè)計流程圖

系統(tǒng)控制程序設(shè)計流程圖如圖4所示。

3.3控制程序

本系統(tǒng)控制程序相對而言較多和復(fù)雜,采用模塊化編程的方法進行設(shè)計。系統(tǒng)控制程序主要包含主程序與子程序,主程序主要涉及對手動程序塊、配料方式一程序塊、配料方式二程序塊、回原點程序塊、配料方式一單步程序塊、配料方式二單步程序塊、電機速度檢測(HMI)程序塊、HMI小車運動位置程序塊、離散量報警程序塊、急停、超限位、報警程序塊的調(diào)用。

4監(jiān)控組態(tài)

系統(tǒng)的監(jiān)控畫面由啟動視圖、控制選擇視圖、自動運行視圖、手動運行視圖、報警視圖、用戶視圖及回原點、單步視圖等七個視圖組成。

自動運行視圖畫面如圖5所示。

5變頻器參數(shù)設(shè)置

該系統(tǒng)的變頻器參數(shù)設(shè)置包括工廠復(fù)位、電機參數(shù)設(shè)置、連接宏選擇、頻率設(shè)定等,部分參數(shù)設(shè)置如表1所示。

6結(jié)語

該運料小車控制系統(tǒng)采用西門子全集成自動化軟件平臺TIAPPotal,實現(xiàn)了高效性和應(yīng)用性,采用西門子S7-1200PLC作為控制器,實現(xiàn)了模塊化和緊湊型設(shè)計,采用西門子V20變頻器和KTPs00觸摸屏技術(shù)進行調(diào)速控制和實時監(jiān)控,實現(xiàn)了對運料小車的有效控制,提高了生產(chǎn)效益。